簡易甲醛氣體檢測裝置的製作方法

2023-10-11 03:04:59

專利名稱：簡易甲醛氣體檢測裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種檢測甲醛氣體濃度的簡易裝置，該裝置能簡單快速地檢測 出生活環境中甲醛氣體的濃度。
背景技術：
甲醛(HCHO)俗稱福馬林，是無色、具有強烈刺激性氣味的氣體，已經被世 界衛生組織確定為致癌和致畸形物質，是公認的變態反應源，也是潛在的強致突變物之 一。隨著人們居住條件的改善，裝修材料和家具中釋放出的甲醛對人們生活環境的影響 已日益嚴重。目前檢測甲醛的方法很多，氣相色譜、光譜等大型儀器分析檢測方法雖然 比較準確，但現場檢測難度大，價格昂貴，不利於推廣應用。一系列化學試劑檢測方法 的應用雖然可以降低成本、使裝置便於攜帶，但必需經常更換所使用的化學試劑，否則 會由於化學試劑的失效而使檢測結果不可靠，且不利於連續檢測。

實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種簡易的甲醛氣體檢測裝置，該裝置 設備簡單、操作方便，能在數分鐘內準確地檢測出甲醛氣體的濃度，且能連續地進行檢 測。為了達到上述目的，本實用新型採用的技術方案是一種能檢測甲醛氣體的裝 置，該裝置包括兩個進氣管路和一個出氣管路，所述的進氣管合併成一路通過乾燥管進 入檢測瓶，檢測瓶上用橡膠塞密封，所述橡膠塞中插有一個石英晶體傳感器和所述的出 氣管，塗敷在傳感器上的塗膜材料是連苯三酚杯[4]芳烴(全名2，8，14，20-四乙 基-4，5，6，10，11，12，16，17，18，22，23，24-十二羥基杯[4]芳烴)，所述石英 晶體傳感器與電晶體_電晶體-邏輯(TTL)振蕩電路連接，所述振蕩電路與頻率計數器 連接，構成一個傳感檢測迴路。其特徵是裝置的設計、石英晶體傳感器的應用和對甲醛 有特異吸附功能的塗膜物質連苯三酚杯[4]芳烴的使用。它可以通過超分子作用高靈敏、 高選擇性地吸附甲醛氣體分子。通過大量實驗數據發現，其塗敷於石英晶體傳感器6上 的量為17-25微克之間時的檢測效果最佳。整個裝置由以上幾個部件組裝而成，易拆除 更換，便於攜帶。其工作原理是甲醛氣體能選擇性地吸附在塗膜物質上，產生的微小質 量變化會使傳感器的諧振頻率發生變化，以頻率變化值來計算所測氣樣中甲醛氣體的濃 度。在裝置的設計上，氮氣和甲醛試樣的兩個進氣管路可獨立開關，氮氣和甲醛試 樣可交替進入檢測瓶內。氮氣可以使吸附在所述塗膜物質上的甲醛氣體脫附，使傳感器 諧振頻率恢復到初值。整個過程在十分鐘以內就可以完成，隨後就能繼續用於下一次的 檢測，所以該裝置能有效地減少檢測時間和簡化操作過程。本實用新型的有益效果是，可以準確、快速、連續地測定甲醛氣體的濃度，且 裝置結構簡單，檢測過程省時省力，非常方便。
以下結合附圖對本實用新型進一步說明。

圖1是簡易甲醛氣體檢測裝置的示意圖。圖2是傳感器的頻率變化值(以Hz表示)與甲醛氣體對應濃度(ppm)的關係曲 線圖。圖3是對甲醛氣體分子有特定選擇性吸附功能的連苯三酚杯[4]芳烴的分子結 構。圖1中1.氣樣進氣管，2.氮氣進氣管，3.氣樣進氣管開關，4.氮氣進氣管開關，
5乾燥管(內填充無水MgSO4), 6.石英晶體傳感器，7.出氣管開關，8.橡膠塞，9.出氣 管，10.檢測瓶，11.振蕩電路，12.頻率計數器。圖2是把21微克的連苯三酚杯[4]芳烴塗敷於石英晶體傳感器上，通過加入標準 樣品的甲醛氣體可得到甲醛氣體濃度與響應頻率變化值的關係曲線，該曲線擬合的方程 為y = 89.01x_436.71其中y表示甲醛的濃度(ppm)，χ表示頻率變化值Δ F (Hz)。上述關係曲線是 在室溫25 °C時繪製的。
具體實施方式
如圖1中所示，兩個進氣管1、2合併成一路經過乾燥管5後進入檢測瓶10底 部，檢測瓶10可以是玻璃制的，也可以是塑料制的，大小可取0.5L。檢測瓶10上用橡 膠塞8密封，橡膠塞8中插有一個石英晶體傳感器6和出氣管9，石英晶體傳感器6與振 蕩電路11連接，振蕩電路11再與頻率計數器12相連接，這樣就方便地組裝成一個完整 的傳感檢測迴路。要提到的是，石英晶體傳感器6上所述塗層材料連苯三酚杯[4]芳烴是 此傳感檢測的關鍵物質，它可以通過超分子作用對甲醛氣體進行高靈敏地選擇性吸附。 橡膠塞8與檢測瓶10、出氣管9與橡膠塞8都是緊密連接的，以此保證檢測瓶10的整體 密封性良好。具體檢測的操作過程如下1.首先打開電源，使振蕩電路11起振，此時頻率計數器12會顯示出振蕩的頻 率，然後打開氮氣進氣管開關4和出氣管開關7，待其頻率顯示穩定時關閉氮氣進氣管開 關4和出氣管開關7，記錄下初始頻率值F1 ；2.然後打開氣樣進氣管開關3和出氣管開關7，待頻率計數器12顯示穩定時，關 閉氣樣進氣管開關3和出氣管開關7，記錄下頻率值F2;3.每個氣樣的頻率響應值(AF，Hz)可由下式得出·· AF = F1-F2,把ΔF代入 到圖2的工作曲線方程中，即可算出氣樣中甲醛氣體的濃度值；4.檢測完畢後，打開出氣管開關7和氮氣進氣管開關4，使頻率計數器12顯示頻 率恢復到初始頻率值F1,然後關閉所有氣路，以備下次檢測用。本實用新型裝置也可以應用於甲醛工業生產、含甲醛材料使用等過程中有可能 發生甲醛安全事故的洩漏點的監測，以保證車間操作人員的生命健康。只要將氣樣管路連接至這些易發生安全事故的洩漏點，就可以及時地對甲醛氣體的濃度進行靈敏、快 速、連續地檢測。
權利要求1.一種甲醛氣體檢測裝置，該裝置由兩個進氣管(1、2)合併成一路經過乾燥管(5) 後進入檢測瓶(10)底部，檢測瓶(10)上用橡膠塞⑶密封，橡膠塞⑶中插有一個石英 晶體傳感器(6)和出氣管(9)，石英晶體傳感器(6)與振蕩電路(11)連接，振蕩電路(11) 再與頻率計數器(12)相連接，構成一個完整的傳感檢測迴路。
2.根據權利要求1所述的甲醛氣體檢測裝置，其特徵是兩個進氣管路(1、2)可獨 立控制開關，氮氣和甲醛試樣可交替進入檢測瓶(10)內。
3.根據權利要求1所述的甲醛氣體檢測裝置，其特徵是塗敷在石英晶體傳感器(6) 上的敏感塗膜材料為連苯三酚杯[4]芳烴。
4.根據權利要求3所述的甲醛氣體檢測裝置，其特徵是所述連苯三酚杯[4]芳烴塗 敷於石英晶體傳感器(6)上的量為17-25微克之間。
專利摘要本實用新型公開了一種簡易甲醛氣體檢測裝置，該裝置由兩個進氣管(1)、(2)合併成一路經過乾燥管(5)後進入檢測瓶(10)底部，檢測瓶(10)上用橡膠塞(8)密封，橡膠塞(8)中插有一個石英晶體傳感器(6)和出氣管(9)，其中塗敷在石英晶體傳感器(6)上的敏感塗膜材料為連苯三酚杯[4]芳烴，它可以通過超分子作用高靈敏、高選擇性地吸附甲醛氣體分子，石英晶體傳感器(6)與振蕩電路(11)連接，振蕩電路(11)再與頻率計數器(12)相連接，構成一個完整的傳感檢測迴路。該裝置可方便、快速、連續地檢測出生活環境中的甲醛氣體濃度。
文檔編號G01H13/00GK201795858SQ20102015179
公開日2011年4月13日 申請日期2010年4月7日 優先權日2010年4月7日
發明者孫立賢, 張雲飛, 戴雲林, 曹忠, 曾巨瀾, 胡靜齡 申請人:長沙理工大學